(57)【要約】【課題】三相回転電機の製造工程においてワニス硬化工程の時間の短縮化を可能とする三相回転電機用の加熱装置を提供することである。【解決手段】三相回転電機用の加熱装置１０は、電磁誘導を利用した加熱手段と、加熱手段によって加熱される加熱部２０と、を備え、加熱部２０は、磁性体で構成され、ステータコア１２に巻回される各相コイルの端部に伝熱可能に接続される。そして、加熱部２０に接続される各相コイルの端部は、各相コイルの中性点である。また、加熱部２０は、コイルエンドの外形に沿った平板形状を有し、コイルエンドの表面１４０に設けられる。【選択図】図１（ｂ）
2010022100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段と、
加熱手段によって加熱される加熱部と、
を備える三相回転電機用の加熱装置であって、
加熱部は、
磁性体で構成され、ステータコアに巻回される各相コイルの端部に伝熱可能に接続されることを特徴とする三相回転電機用の加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三相回転電機用の加熱装置において、
加熱部に接続される各相コイルの端部は、各相コイルの中性点であることを特徴とする三相回転電機用の加熱装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の三相回転電機用の加熱装置において、
加熱手段は、電磁誘導を利用した誘導加熱であることを特徴とする三相回転電機用の加熱装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の三相回転電機用の加熱装置において、
加熱部は、
コイルエンドの外形に沿った平板形状を有し、コイルエンドの表面に設けられることを特徴とする三相回転電機用の加熱装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１に記載の三相回転電機用の加熱装置において、
加熱部は、
各相コイルの端部を束ねて接続するための接続部を有することを特徴とする三相回転電機用の加熱装置。
【請求項６】
磁性体で構成され、コイルエンドの外形に沿った平板形状を有する加熱部をコイルエンドの表面に配置する工程と、
加熱部に各相コイルの中性点を接続する工程と、
加熱部を加熱する工程と、
を備えることを特徴とする三相回転電機の各相コイルの加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置及び加熱方法に係り、特に、三相回転電機用の加熱装置及び三相回転電機の各相コイルの加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三相回転電機のステータコアに巻回される各相コイルを固着、絶縁、冷却、劣化防止等の目的で、各相コイルに対してワニスを含浸し硬化する三相回転電機の製造工程がある。この三相回転電機の製造工程において、ワニス硬化工程は出来る限り短時間で完了することが求められている。例えば、特許文献１には、回転電機の固定子巻線のワニス硬化工程における乾燥方法において、誘導加熱方式で加熱される固定子巻線のコイルエンド外周部近傍全周に磁性体を円筒状に配置し、その円筒の内周側に遠赤外線放射材料を付着させ誘導加熱によって円筒状の磁性体を加熱することにより遠赤外線放射材料を励起させ、その表面から遠赤外線をコイルエンドに放射しコイルエンドを加熱することが述べられている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８３９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の構成を用いることで、誘導加熱によって三相回転電機を加熱した場合においてステータコア部分とコイルエンドとの温度差を低減させワニス硬化工程の時間を全体として短くすることができる。しかし、特許文献１の構成では、遠赤外線セラミックスを塗布した円筒の内周面に対向したコイルエンドの表面は加熱され易いが、コイルエンドの内側やスロット内に位置するコイルの部分は加熱されにくく、それらの部分はステータコア部分との温度差が大きいためワニス硬化工程に時間を要する。
【０００５】
本発明の目的は、三相回転電機の製造工程においてワニス硬化工程の時間の短縮化を可能とする三相回転電機用の加熱装置及び三相回転電機の各相コイルの加熱方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る三相回転電機用の加熱装置は、加熱手段と、加熱手段によって加熱される加熱部と、を備える三相回転電機用の加熱装置であって、加熱部は、磁性体で構成され、ステータコアに巻回される各相コイルの端部に伝熱可能に接続されることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る三相回転電機用の加熱装置において、加熱部に接続される各相コイルの端部は、各相コイルの中性点であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る三相回転電機用の加熱装置において、加熱手段は、電磁誘導を利用した誘導加熱であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る三相回転電機用の加熱装置において、加熱部は、コイルエンドの外形に沿った平板形状を有し、コイルエンドの表面に設けられることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る三相回転電機用の加熱装置において、加熱部は、各相コイルの端部を束ねて接続するための接続部を有することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る三相回転電機の各相コイルの加熱方法は、磁性体で構成され、コイルエンドの外形に沿った平板形状を有する加熱部をコイルエンドの表面に配置する工程と、加熱部に各相コイルの中性点を接続する工程と、加熱部を加熱する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成の三相回転電機用の加熱装置によれば、加熱部が加熱されて、その熱を直接コイルに伝導することができ、さらに各相コイルに対して同じように熱伝導することができる。これにより、三相回転電機用の製造工程においてワニス硬化工程の時間の短縮化を行うことができる。
【００１３】
上記構成の各相コイルの端部が中性点である三相回転電機用の加熱装置によれば、他方側の端部であって形状に制約がある端子側に比べて、各相コイルの端部の形状に自由度がある。
【００１４】
上記構成の三相回転電機の各相コイルの加熱方法によれば、加熱部が加熱されて、その熱を直接コイルに伝導することができ、さらに各相コイルに対して同じように熱伝導することができる。これにより、三相回転電機用の製造工程においてワニス硬化工程の時間の短縮化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。また、この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態の三相回転電機用の加熱装置１０と三相回転電機５を示す図である。図１（ａ）は、三相回転電機用の加熱装置１０（誘導コイル１６は図示しない）と三相回転電機５の平面図であり、図１（ｂ）は、三相回転電機用の加熱装置１０と三相回転電機５の側面図である。
【００１７】
三相回転電機用の加熱装置１０は、加熱部２０と、誘導コイル１６とを含んで構成される。三相回転電機用の加熱装置１０は、誘導コイル１６を用いた加熱手段によって加熱される。加熱部２０は、コイルエンド１４の表面１４０に沿った円弧形状を有する平板である。加熱部２０の詳細な説明は後述する。
【００１８】
誘導コイル１６は、ステータコア１２を中心として、ステータコア１２の外側にステータコア１２と接触しないように周方向に沿って複数回巻回されたコイルである。誘導コイル１６に電流を流すと磁束が発生して、その磁束は透磁率の高いステータコア１２及び加熱部２０を通過する。
【００１９】
三相回転電機５は、ロータ（図示しない）と、ステータコア１２と、ステータコア１２に巻回される各相コイル（Ｕ相コイルとＶ相コイルとＷ相コイル）とを含んで構成される。ロータは、三相回転電機５がモータあるいは発電機として機能するときに周方向に回転する回転子である。
【００２０】
ステータコア１２は、ロータの外周に対向して設けられる略円筒形状を有する固定子であり、三相回転電機５がモータあるいは発電機として機能するときにステータコア１２に巻回される各相コイルに電流が流れる。ステータコア１２は、電磁鋼板が積層されて形成される。
【００２１】
コイルエンド１４は、ステータコア１２の各ティースにおいて各相コイルがステータコア１２に複数回巻回されるもののうち、ステータコア１２の端面から突出している部分である。なお、絶縁材料であるワニスは固着、絶縁、冷却、劣化防止等の目的のためにコイルエンド１４の表面からコイルの隙間を通してコイル全体に含浸されている。
【００２２】
図２は、加熱部２０と各相コイル（Ｕ相コイル１４１，Ｖ相コイル１４２，Ｗ相コイル１４３）との関係を示した図である。図３（ａ）は、図２における加熱部２０を裏面から見た図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における矢印Ａ方向から見た加熱部２０を示す図である。加熱部２０は、磁性体で構成された部材であり、本体部２１と接続部２２とを含んで構成される。
【００２３】
本体部２１は、磁性体で構成された平板であり、コイルエンド１４の表面１４０に沿った円弧形状を有している。図３に示されるように、本体部２１の裏面の端部には、接続部２２が取り付けられている。接続部２２は、Ｕ相コイル１４１，Ｖ相コイル１４２，Ｗ相コイル１４３の端部同士を束ねて相互に電気的であり伝熱可能に接続させて形成される中性点部１５０を挿入するための貫通孔を有する略半円筒形状を有する。なお、図３に示されるＵ相コイル１４１，Ｖ相コイル１４２，Ｗ相コイル１４３は、ステータコア１２に巻回される各相コイルの模式図である。
【００２４】
Ｕ相コイル１４１，Ｖ相コイル１４２，Ｗ相コイル１４３は、細いエナメル銅線で構成されており、一方側の端部には、それぞれインバータ回路との接続端子であるＵ相端子２４１，Ｖ相端子２４２，Ｗ相端子２４３が接続される。また、他方側の端部は、上述したように端部同士を束ねて相互に電気的であり伝熱可能に接続させて中性点部１５０が形成される。
【００２５】
続いて、上記構成からなる三相回転電機用の加熱装置１０の動作について図１〜図４を参照して説明する。図４は、三相回転電機５の製造工程におけるワニス硬化工程の手順を示すフローチャートである。三相回転電機５の製造工程のうち、ステータコア１２の各ティースにＵ相コイル１４１とＶ相コイル１４２とＷ相コイル１４３とを巻回する工程がある。そして、コイルエンド１４の表面１４０から各コイルの隙間を通してワニスを流し込みコイル全体にワニスを含浸する工程がある。
【００２６】
次に、上述したようにコイル全体に含浸されたワニスの硬化工程について図４を用いて説明する。まず、加熱部２０をコイルエンド１４の表面１４０に沿って配置する（Ｓ２）。そして、加熱部２０の接続部２２に各相コイルの中性点部１５０を接続する（Ｓ４）。
【００２７】
誘導コイル１６に電流を流すと磁束が発生し、これらの磁束は矢印Ｂの方向に沿って透磁率の高いステータコア１２と加熱部２０を通過する。その磁束がステータコア１２と加熱部２０を通過するとステータコア１２と加熱部２０には渦電流損とヒステリシス損によって熱が発生する（Ｓ６）。
【００２８】
加熱部２０に発生した熱は、接続部２２を介して中性点部１５０に伝導し、さらに中性点部１５０からＵ相コイル１４１，Ｖ相コイル１４２，Ｗ相コイル１４３を介してＵ相端子２４１，Ｖ相端子２４２，Ｗ相端子２４３までその熱がそれぞれ伝導する。
【００２９】
このように、Ｕ相コイル１４１，Ｖ相コイル１４２，Ｗ相コイル１４３に直接熱が伝導しており、コイルエンド１４の表面１４０から加熱する場合に比べてステータコア１２との温度差を低減させることができる。これにより、ワニス硬化工程の全体的な時間を短縮することができる。また、Ｕ相コイル１４１，Ｖ相コイル１４２，Ｗ相コイル１４３の端部を束ねた中性点部１５０から加熱されているため、加熱部２０自体の電気抵抗による電圧降下を抑制するとともに、各相コイルとも同じように加熱することができる。
【００３０】
三相回転電機用の加熱装置１０の加熱部２０の接続部２２には、中性点部１５０が接続されている。中性点部１５０は、端子形状に制約が多いＵ相端子２４１，Ｖ相端子２４２，Ｗ相端子２４３といった端子側に比べ形状や配置に自由度が高い。また、加熱部２０は、磁性体で構成され、コイルエンド１４の表面１４０に沿った円弧形状の平板であり、平板の面積を広く確保することができるため、誘導磁束の鎖交量を増加させることができる。
【００３１】
次に、図５を参照して本発明の第２実施形態である三相回転電機用の加熱装置１１について説明する。図５は、本発明の第２実施形態である三相回転電機用の加熱装置１１と三相回転電機を示す図である。ここで、第２実施形態の三相回転電機用の加熱装置１１は、上記第１実施形態の三相回転電機用の加熱装置１０とほぼ同様の構成を有するため、同一構成要素には同一符号を付して重複することとなる説明を援用によって省略し、異なる構成およびその作用について説明する。第２実施形態の三相回転電機用の加熱装置１１と三相回転電機用の加熱装置１０との相違は、鉄心部１８と誘導コイル１６１についてのみである。
【００３２】
鉄心部１８は、略コの字形状を有する部材であり、その開口端部間の空隙１８１にコイルエンド１４の表面１４０の上に設けられた加熱部２０が位置するように配置される。鉄心部１８は、誘導コイル１６１によって発生される磁界を強めるために設けられた強磁性体である。
【００３３】
誘導コイル１６１は、鉄心部１８を中心として、鉄心部１８の外側に鉄心部１８と接触しないように鉄心部１８の本体部１８０の周りに複数回巻回されたコイルである。
【００３４】
続いて、上記構成からなる三相回転電機用の加熱装置１１の動作について図５等を参照して説明する。誘導コイル１６１に電流を流すと磁束が発生し、これらの磁束は磁路である鉄心部１８を通って矢印Ｃの方向に沿って透磁率の高い加熱部２０とステータコア１２とを通過する。磁束がステータコア１２と加熱部２０を通過するとステータコア１２と加熱部２０には渦電流損とヒステリシス損によって熱が発生し、この熱はＵ相コイル１４１，Ｖ相コイル１４２，Ｗ相コイル１４３に伝導し第１実施形態の三相回転電機用の加熱装置１０と同様の効果を奏する。
【００３５】
次に、図６を参照して本発明の第３実施形態である三相回転電機用の加熱装置１３について説明する。図６は、本発明の第３実施形態である三相回転電機用の加熱装置１３と三相回転電機を示す図である。ここで、第３実施形態の三相回転電機用の加熱装置１３は、上記第１実施形態の三相回転電機用の加熱装置１０とほぼ同様の構成を有するため、同一構成要素には同一符号を付して重複することとなる説明を援用によって省略し、異なる構成およびその作用について説明する。第３実施形態の三相回転電機用の加熱装置１３と三相回転電機用の加熱装置１０の相違は、加熱部２００と鉄心部１７と誘導コイル１６２についてのみである。
【００３６】
加熱部２００は、加熱部２０と同様に磁性体で構成された部材であり、本体部と接続部とを含んで構成される。加熱部２００と加熱部２０との相違は大きさである。加熱部２００の本体部は、磁性体で構成された平板であり、コイルエンド１４の表面１４０に沿った円弧形状であり、図６に示されるようにコイルエンド１４の表面１４０からはみ出す程度の大きさを有している。なお、加熱部２００の形状のうちコイルエンド１４の表面１４０からはみ出した部分については、円弧形状でなくてもよく、鉄心部１７からの磁束の鎖交量が多くなるような形状であればよい。
【００３７】
鉄心部１７は、略コの字形状を有する部材であり、その開口端部間の空隙１７１にコイルエンド１４の表面１４０の上に設けられた加熱部２００の端部が位置するように配置される。鉄心部１７は、誘導コイル１６１によって発生される磁界を強めるために設けられた強磁性体である。
【００３８】
誘導コイル１６２は、鉄心部１７を中心として、鉄心部１７の外側に鉄心部１７と接触しないように鉄心部１７の本体部１７０の周りに複数回巻回されたコイルである。
【００３９】
続いて、上記構成からなる三相回転電機用の加熱装置１３の動作について図６等を参照して説明する。誘導コイル１６２に電流を流すと磁束が発生し、これらの磁束は磁路である鉄心部１７を通って矢印Ｄの方向に沿って透磁率の高い加熱部２００を通過する。その磁束が加熱部２００を通過すると加熱部２００には渦電流損とヒステリシス損によって熱が発生し、この熱はＵ相コイル１４１，Ｖ相コイル１４２，Ｗ相コイル１４３に伝導し第１実施形態の三相回転電機用の加熱装置１０と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１（ａ）】本発明の第１実施形態の三相回転電機用の加熱装置（誘導コイルは図示しない）と三相回転電機の平面図である。
【図１（ｂ）】本発明の第１実施形態の三相回転電機用の加熱装置と三相回転電機の側面図である。
【図２】加熱部と各相コイル（Ｕ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイル）との関係を示した図である。
【図３（ａ）】図２における加熱部を裏面から見た図である。
【図３（ｂ）】図３（ａ）における矢印Ａ方向から見た加熱部を示す図である。
【図４】三相回転電機の製造工程におけるワニス硬化工程の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態である三相回転電機用の加熱装置と三相回転電機を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態である三相回転電機用の加熱装置と三相回転電機を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
５  三相回転電機、１０，１１，１３  三相回転電機用の加熱装置、１２  ステータコア、１４  コイルエンド、１６  誘導コイル、１７，１８  鉄心部、２０，２００  加熱部、２１，１７０，１８０  本体部、２２  接続部、１４０  表面、１４１  Ｕ相コイル、１４２  Ｖ相コイル、１４３  Ｗ相コイル、１５０  中性点部、１６１，１６２  誘導コイル、１７１，１８１  空隙、２４１  Ｕ相端子、２４２  Ｖ相端子、２４３  Ｗ相端子。
【図１（ａ）】
2010022100.tif 000003
【図１（ｂ）】
2010022100.tif 000004
【図２】
2010022100.tif 000005
【図３（ａ）】
2010022100.tif 000006
【図３（ｂ）】
2010022100.tif 000007
【図４】
2010022100.tif 000008
【図５】
2010022100.tif 000009
【図６】
2010022100.tif 000010